Способ автоматического выбора измеряемых параметров комплексного сопротивления в универсальных экстремальных мостах переменного тока

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 11711479(22) Заявлено 120773 (21) 1942154/18-21 с присоединением заявки Мо С 01 В 17/06(23) Приоритет Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А. И, Новик, М. Н, С урду и В. Н, Карандеев Институт электродинамики АН Украинской ССР(71) Заявитель 54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫБОРА ИЗМЕРЯЕМЫХПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯВ УНИВЕРСАЛЬНЫХ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МОСТАХПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в приборах для автоматического измерения параметров комплексных сопротивлений,Известен способ автоматическоговыбора измеряемых параметров комплексного сопротивления, основанныйна определении взаимного расположения вектора тока объекта измеренияи вектора приложенного к нему напря"жения, В.основу способа положеноопределение Фазы квадратурной составляющей тока с помощью фазочувствитель"ного детектора 1),Способ имеет относительно узкоеприменение, так как позволяет разграничить всего две области нахождения вектора тока на комплексной плоскости, соответствующие сопротивлениям емкостного и индуктивного ха"рактера.Известен также способ автоматического выбора измеряемых парамет 25ров комплексного сопротивления в универсальных мостах переменного тока,основанный на определении, в какомиэ четырех секторов полуплоскостикомплексного сопротивления лежит вектор тока объекта измерения при подаче на него напряжения рабочей частоты, При этом ток объекта измерения преобразуют в синфазное напряжение и вначале с помощью Фазочувствительного детектора определяют, в каком из двух квадрантов полуплоскости расположен вектор тока объекта измерения, а затем после уравновешивания моста, сравнивая с помощью амплитудных детекторов модули напряжений на активной и реактивной образцовых мерах, определяют в каком из четырех секторов полуплоскости лежит этот вектор 2.Данный способ, является наиболее близким о технической сущности и достигаемому результату.Недостатком его является большая погрешность определения границы квадрантов; которая вызвана паразит- ными Фазовыми сдвигами сигнала в преобразователе ток-напряжение, неточностью установки необходимого фазового сдвига опорного напряжения Фазочувствительного детектора и нестабильностью его нуля, Суммарная погрешность, обусловленная этими Факторами, может достигать 5-10 и более. Кроме того, способ сложен в реализации, так как требуется введениев мостовую схему многих дополнительных узлов. Окончательный результатвыбора измеряемых параметров можетбыть получен лишь после уравновешивания моста, что заставляет услож-нять и собственно мостовую цепь,расчитывая ее на воэможность уравновешивания в пределах двух секторов без изменения конФигурации. )рЦель предлагаемого изобретенияповышение точности и упрощение выбора измеряемых параметров комплексного сопротивления.Поставленная цель достигается способом азаоматического выбора измеряемйх параметров комплексного сопротивление в универсааьных экстремальных мостах переменного тока, основанном на определении, в каком из четырех секторов полуплоскости комплексного сопротивления лежит вектор токаобъекта измерения при подаче на негонапряжения рабочей частоты, и заключающимся в том, что первоначально суммируют ток объекта измерения с перно 2 бдически инвертирукщимся по фазе модуляционным током, квадратурным по отношению к напряжению на объекте измерения, и по знаку приращения амплитуды суммарного тока при инвертировании Фазы модуляционного тока определяют, в каком из двух квадрантовполуплоскости расположен вектор токаобъекта измерения, а затем суммируютток объекта измерения с другим пери-, 35одически инвертирующимся по фазе модуляционным током, вектор которогойерпендикулярен линии раздела двухсекторов квадранта, выбранного ранее, и по знаку приращения амплитуды суммарного тока при инвертировании Фазы модуляционного тока опреде-,ляют, в каком иэ двух секторов находится вектор тока объекта измерения.На Фиг,1 изображена векторная диаграмма с двумя примерами расположе Юния вектора тока объекта измерения,:поясняющая сущность .предлагаемогоспособа на Фиг. 2 изображена структурная схема экстремального моста, вкотором реализован предлагаемый 50описываемый способ.Согласно предлагаемому способу,на объект измерения подают напряжение О , вектор которого на Фиг, 1направлен вдоль действительной оси 55ОА плуплоскости % , ПрИ этом черезобъектизмерения протекает ток 1 х,вектор которого может занимать в полуплоскости % любое положение в пределах угла й 90 по отношению к вектору О. На фиг, 1 показаны два при- .бмера расположения вектора тока, обозначенные соответственно 1 и 1, Пер-воначально с вектором тока суммируют.модуляционный ток Ь 1, вектор которого направлен вдоль линии, перпендикулярной линии ОА. При этом направление токад 1 периодически изменяют напротивоположное,т.е. инвертируют егоФазу, и находят знак приращения модуля суммарного тока при инвертировании Фазы модуляционного тока. Цля переого примера)1 +д 1 Ц 1;фЦчто свидетельствует о йахожденйи вектора 1 в верхнем квадранте ВОА полуплоскости %, для второго примера1" +д 1 1 -д 1) ., что говорит ойахажденйи вектора 1 ф в нижнем квадХранте АОЕ полуплоскости Ф, Нулевоеприращение модуля суммарного токапри инвертировании Фазы модуляционного тока свидетельствовало бы орасположении вектора тока 1 вдольлинии ОА, т.е. синфаэно с нанряжение)кПосле определения квадранта, вкотором расположен вектор тока 1с этим вектором суммируют другой модуляционный ток 1 1, вектор которогонаправлен перпендикулярно линии раздела секторов найденного квадранта:в первом случае перпендикулярно линии ОС, во втором - перпендикулярнолинии ОР, и повторяет описанную ранее последовательность действий,т.е. периодически инвертируют фазувекторад 1 и находят знак приращениясуммарного вектора тока при этом инвертировании. Юля,первого примера1 +д 1 Д,1-ЬЯ, следовательно, вектор 1, лежит выше линии ОС,т.е. в пределах 1 сектора (ВОС)полуплоскости % , для второго примера 1+дед 1";д 1 , следовательно, вектор Т лежит вйше линииО 0, т,е. внутри сектора 111 (АОО),Нужвое приращение модуля соответствовало бы расположению вектора токана линии раздела секторов,Экстремальный мост (Фиг. 2), в котором реализован описываемый способ,содержит питающий, генератор 1, трансформатор 2 со вторичными обмотками3 и 4, объект 5 измерения, блок буравновешивания, компаратор 7 токов,экстремум-детектор В с низким входным сопротивлением, блок 9 выбораизмеряемых параметров двухпоэиционный модулятор 10, состоящий из двухполуобмоток на трансформаторе 2 идвух поочередно открывающихся ключей, переключатели 11, 12, 13 и 14и модуляционные меры 15, 16, 17 и18,Работает мост следующим образом.Первоначально переключатели 11, 12, 13, 14 все находятся в верхнем положении, При этом на компаратор 7 поступают ток объекта 5 измерения, протекающий под действием напряжения обмотки 3, и модуляционный ток, который протекает под действиемнапряжения модулятора 10 через емкостную модуляционную меру 15, подключенную переключателями 11 и 13В связи с тем, что при поочередномоткрывании ключей модулятора его выходное напряжение периодически меняет фазу на противоположную, инвертируется по фазе и модуляционныйток, Благодаря реактивному характеру сопротивления меры 15 модуляцион.ный ток сдвинут на 90 О относительно напряжения на обмотках трансформатора 2. В компараторе 7 токи суммируются, Знак приращения модулясуммарного тока при инвертированиифазы выходного напряжения модулятора 10 анализируется экстремум-детектором 8. С выхода экстремум-детекхора соотнетствующая команда черезпереключатель 17 поступает на блоквыбора измеряемых параметров 9,посредством которого производится переключение элементон измерительнойцепи н блоке б уравновешивания, нсоответствии с выбранным квадрантомполуплоскости % . Затем переключатель 11 переводится н нижнее положение, а переключатель 12 устанавливается в соответствии с результатомвыбора квадранта, При этом периодически кнверткрующееся по фазе напряжение модулятора 10 поступает на цепочку из параллельно соединенных модуляционных мер активного сопротивления 16 и емкости 17 илк индуктквности 18, Параметры этих мер выбраны так, чтобы вектор модуляционноготока на выходе цепочки был перпендикулярен линии раздела секторов выбранного квадранта, т,в чтобы фазовыйугол этого вектора был 45 клк 135по отношению к напряжению на обмотках трансформатора. Этот модуляционный ток вновь суммируется на компараторе 7 с током объекта 5 изме"рения, и знак приращения модуля суммарного тока анализируется экстремум-детектором 8. Соответствующаякоманда с его выхода внонь поступает на блок 9, благодаря чему производится переключение элементов измерительной цепи н блоке б н соответствии с выбранным сектором полуплоскости % . На этом выбор измеряемых параметров комплексного сопротивления заканчивается, Переклю.чатели 13 и 14 устанавливаются внижнее положение, вследствие чегомодулятор 10 и,модуляционные меры15, 16, 17, 18 отключаются от схемы.Между плечевой обмоткой 4 к компаратором 7 включается блок б уравновешкваккя, а к выходу экстремального детектора 8 подключается вход управления блока б. Происходит,уравноневжнанке моста по выбраннья параметрам одним кз известных способовПоскольку для реализации предлагаемого способа нет необходимости применять фазочувстнктельное детектирование и преобразование тока в напряженке, точность выбора измеряемых параметров существенно выме, чем в известном (угловая погрешность опрео деления границ секторов менее 1 ) . Реализация способа проще, чем известного; она упрощается еще и тем, что используются многие элементы и узлы собственно экстремального моста - компаратор токов, экстремум-детектор, может быть использован и моду" лятор моста,Формула изобретенияСпособ автоматического выбораизмеряемых параметров комплексного сопроткнленкя н универсальных экстремальных мостах переменного тока, основанный на определении, в каком кз четырех секторон полуплоскости комплексного сопротивления лежит вектор тока объекта измерения при подаче на него напряжения рабочей части, о т л к ч а ю щ к й с я тем, что, сцелью повышения точности к упрощения выбора измеряемых параметров, первоначально суммируют ток объекта измерения с периодически иннерткруюшкмся по фазе модуляционным током, кнадратурным по отношению к напряжению на объекте измерения, к по знаку приращения амплитуды суммарного тока прк инверткроранкк фазы модуляционного тока определяют, в каком кз двух кнадрантов полуплоскостк расположен вектор тока объекта измерения, а затем суммируют ток объекта измерения с другим периодически кннертируюшимся по фазе модуляционным током, вектор которого перпендикулярен линии раздела двух секторон квадранта, выбранного ранее, к познаку приращения амплитуды суммарного Ф50 тока при инвертировании фазы модуляционного тока определяют, в каком кздвух секторов находится вектор токаобъекта измерения,Источники информации,5 Бпркнятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 226021, кл, С 01 В 27/02, 1967,2, Авторское свидетельство СССР У 227086, кл. С 01 В 17/02, 1969,711479Усетор Д аказ 9380/66 Тираж 1019ЦНИИПИ Государственного комитепо делам изобретений ц откры113035, Москва, Ж, Рауюская на Подписнота СССР 4/5 Филиал ППП Патентф, г,ужгород, ул.Проектна Составитель Т.Веремейкинаедактор В, Павлов Техред Л.АлФерова Корректор И.Шароши